EP2655880A1 - Getriebe/generator-kupplung - Google Patents

Getriebe/generator-kupplung

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EP2655880A1 EP11819066.9A EP11819066A EP2655880A1 EP 2655880 A1 EP2655880 A1 EP 2655880A1 EP 11819066 A EP11819066 A EP 11819066A EP 2655880 A1 EP2655880 A1 EP 2655880A1
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the slip clutch 60 has a sensor which slips through the clutch 60, for example a displacement sensor, and thus the sensor detects a relative movement of the slip clutch
  • Gear shaft 30 to generator shaft 50 Most preferably, the sensor detects not only slipping, but also the slip angle per slip.

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Abstract

Windenergieanlage (10) mit einem Getriebe (20), einer als Getriebeabtrieb wirkenden Getriebewelle (30), einem Generator (40), einer als Generatorantrieb wirkenden Generatorwelle (50) und einer die Getriebewelle (30) und die Generatorwelle (50) miteinander verbindenden Kupplung (60), dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorwelle (50) als Hohlwelle ausgebildet ist, die Kupplung (60) auf der dem Getriebe (20) abgewandten Seite des Generators (40) mit der Generatorwelle (50) verbunden angeordnet ist, und die Getriebewelle (30) die Generatorwelle (50) durchstoßend mit der Kupplung (60) verbunden ist.

Description

Getriebe/Generator-Kupplung Die Erfindung betrifft eine zur Verwendung bei Windenergieanlagen geeignete Kupplung zum Verbinden des Abtriebs eines Getriebes mit dem Antrieb eines Generators.
Eine derartige Kupplung ist beispielsweise von der Firma KTR Kupplungstechnik GmbH bekannt, die unter dem Zeichen RADEX®-N gehandelt wird und die die Getriebewelle mit der Generatorwelle mittels eines aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellten Zwischenstücks miteinander verbindet. Diese Kupplung weist zusätzlich eine Sensorscheibe zur Drehzahlüberwachung, eine als Rutschnabe ausgebildete Drehmomentbegrenzung zum Schutz des Getriebes vor generatorseitigen Lastspitzen und eine getriebeseitige Bremsscheibe auf.
Diese Art Kupplung hat jedoch aufgrund der Anordnung des Zwischenstücks zwischen Getriebewelle und Generatorwelle einen relativ hohen Platzbedarf, der einer zunehmend gewünschten kompakten Bauweise einer Windenergieanlage entgegensteht. Darüber hinaus ist die Installation der Kupplung, insbesondere die Ausrichtung von Getriebe und Generator bzw. Getriebewelle und Generator welle zueinander sehr arbeitsaufwändig und fehlerträchtig, wobei eine Fehlausrichtung von Getriebewelle zu Generatorwelle zu einer erhöhten Lagerbelastung im Getriebe und Generator führen kann. Zwar werden die Getriebewelle und die Generatorwelle sehr einfach mittels Spannsätzen mit der Kupplung verbunden, dennoch muss der Abstand von Getriebe und Generator bzw. Getriebewelle und Generatorwelle, vor allem die Fluchtung der Achsen im Stillstand und unter Last, jeweils so justiert werden, dass eine optimale Verbindung der Kupplung mit Getriebewelle und Generatorwelle erreicht werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Windenergieanlage mit einer Kupplung zum Verbinden des Abtriebs eines Getriebes mit dem Antrieb eines Generators, also zum Verbinden von Getriebewelle mit Generatorwelle bereitzustellen, die weniger
BESTÄTIGUNGSKOPIE arbeitsaufwändig eingerichtet werden kann und eine gegenüber dem Stand der Technik kompaktere Bauweise aufweist.
Die Aufgabe wird durch die Anordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Grundgedanke der Erfindung ist es, die Kupplung nicht räumlich zwischen Getriebe und Generator anzuordnen, sondern Getriebewelle und Generatorwelle auf der dem Getriebe abgewandten Seite des Generators miteinander zu verbinden. Dadurch können Getriebe und Generator sehr dicht zueinander angeordnet und die Windenergieanlage sehr kompakt gebaut werden.
Dabei kann auch - wie aus dem Stand der Technik bekannt - eine Drehzahlüberwachung, eine Drehmomentbegrenzung und eine Bremsscheibe zum Bremsen der Getriebewelle realisiert werden. Diese konstruktiven Maßnahmen haben nur einen geringen Platzbedarf, wobei die Anordnung vom Rotor ausgesehen hinter dem Generator auch gut zugänglich und damit sehr servicefreundlich ist.
Schließlich ist es von großem Vorteil, dass der Maschinenstrang bei der erfindungsgemäßen Anordnung linear, d.h. von einer Seite zur anderen Seite, bevorzugt von der Seite des Rotorlagers bis zur Seite des Generators, aufgebaut werden kann, ohne dass eine Änderung der relativen Position der Komponenten zueinander erfolgen muss. Aufgrund der konzentrischen Bauweise ergibt sich die Ausrichtung der Komponenten automatisch, ohne dass aufwändige Anpassungsprozesse notwendig sind.
Schließlich ist die erfindungsgemäße Anordnung auch deshalb besonders einfach, weil auf eine gesonderte Lagerung der Getriebeabtriebswelle verzichtet werden kann, da diese über die Kupplung durch das Generatorlager gelagert wird. Die Erfindung wird anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine SCD -Windenergieanlage im Bereich der als Kopfträger ausgebildeten Gondel. Die als bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel dargestellte Windenergieanlage zeigt im Wesentlichen den aus der WO 2008/1 13318 A2 bekannten Aufbau, sodass für die nicht unmittelbar zur vorliegenden Erfindung gehörenden Komponenten auf die vorveröffentlichte Schrift verwiesen wird. Im Übrigen ist die vorliegende Erfindung nicht zur Verwendung auf die vorbekannte Windenergieanlage beschränkt, sondern kann in jeder Windenergieanlage verwendet werden - sie ist lediglich in der gezeigten SCD-Windenergieanlage aufgrund des nur geringen Platzbedarfs und der weiteren oben genannten Vorteile besonders vorteilhaft.
Die bevorzugt ausgestaltete Windenergieanlage 10 weist ein zweistufiges Planetengetriebe 20 mit einer als Getriebeabtrieb wirkenden Getriebewelle 30 und einen Generator 40 mit einer als Generatorantrieb wirkenden Generatorwelle 50 auf.
Erfindungsgemäß ist die Kupplung 60 zum Verbinden der Getriebeabtriebswelle 30 mit der Generatorantriebswelle 50 auf der Seite des Generators 40 angeordnet, die dem Getriebe 20 gegenüberliegt. Um nun eine Verbindung zwischen Getriebe welle 30 und Generatorwelle 50 zu ermöglichen, ist die Generatorwelle 50 als Hohlwelle ausgeführt, sodass die Getriebewelle 30 durch die Generatorwelle 50 und damit durch den Generator 40 von der dem Getriebe 20 zugewandten Seite zu der dem Getriebe 20 abgewandten Seite des Generators 40 geführt werden kann.
Die Kupplung 60 kann damit auf der dem Getriebe 20 abgewandten Seite des Generators 40 einerseits ohne weiteres mit der Getriebewelle 50 und andererseits mit der die Generatorwelle 50 durchstoßenden Getriebewelle 30 beispielsweise mittels eines Spannsatzes verbunden werden. Als Generatorwelle 50 wird auch der Rotor des Generators 40 angesehen, sodass die Kupplung 60 auch direkt mit dem Rotor des Generators 40 verbunden sein kann. Einer gesonderten Lagerung der Getriebewelle 30 bedarf es bei dieser Ausführung nicht, da die Getriebewelle 30 durch die Verbindung mit der Kupplung 60 gemeinsam mit der Generatorwelle 50 in deren Lager gelagert wird. Insbesondere ist ein feststehender hohler Zapfen 70 vorgesehen, auf dessen Außenseite zwei Lager zur Lagerung der Generatorwelle 50 (bzw. des Rotors des Generators 40) vorgesehen sind, wohingegen im Hohlraum des Zapfens 70 die Abtriebswelle 30 des Getriebes 20 geführt ist. Die Generatorwelle 50 kann aber auch ebenso im Zapfen 70 gelagert sein, wenn der Zapfen 70 als Teil des Gehäuses ausgebildet ist. Dabei kann auch die Getriebe welle 30 als Hohlwelle ausgebildet zu sein, um beispielsweise aus dem hinteren Bereich des Kopfträgers in die Nabe der Windenergieanlage 10 führende Versorgungsleitungen aufzunehmen.
Weiterhin ist die Kupplung 60 zum Schutz des Getriebes 40 vor kurzzeitig auftretenden hohen Momenten, beispielsweise bei einem Generatorkurzschluss, bevorzugt als
Rutschkupplung ausgebildet. Besonders bevorzugt weist die Rutschkupplung 60 einen ein Durchrutschen der Kupplung 60 erfassenden Sensor, beispielsweise einen Wegmesser, auf- der Sensor erfasst also eine an der Rutschkupplung auftretende Relativbewegung von
Getriebe welle 30 zu Generatorwelle 50. Höchst bevorzugt erfasst der Sensor nicht nur ein Durchrutschen, sondern auch den Rutschwinkel pro Rutschvorgang.
Darüber hinaus verfügt die Windenergieanlage 10 über eine mit dem Sensor verbundene Datenverarbeitung seinrichtung, die das Durchrutschen protokolliert und gegebenenfalls an eine zentrale Stelle zur Überwachung der Windenergieanlage 10 weiterleitet. So können beispielsweise das häufige Auftreten von Rutschbewegungen an der Kupplung 60 innerhalb eines bestimmten Zeitraums und/oder besonders hohe Rutschwinkel pro Rutschvorgang signalisieren, dass die Rutschkupplung 60 nachjustiert werden und/oder die Anlage 10 generell gewartet werden muss. Dabei sind auch nach Dringlichkeit gestufte Meldungen denkbar, die mit unterschiedlichen Farben, z.B. gelb oder rot, markiert sein können, um dem Betreiber der Windenergieanlage schnell einen Überblick über die wichtigsten Meldungen zu verschaffen und die notwendigen Maßnahmen für den einwandfreien Betrieb ergreifen bzw. diesen wieder herstellen zu können. So kann beispielsweise der Betreiber oder bevorzugt die Datenverarbeitungseinrichtung selbst die Leistung der Windenergieanlage, vorzugsweise abgestuft um jeweils 20 %, reduzieren oder gar abschalten, um ein zu häufiges Durchrutschen und damit Verschleiß bis zur nächsten Wartung zu vermeiden. Schließlich weist der mit der Getriebewelle 30 verbundene Kupplungsteil eine mit einer Scheibenbremse 90 zusammenwirkende Bremsscheibe 80 auf, wobei das Rutschelement der Kupplung 60 zwischen dem mit der Getriebewelle 30 verbundenen Kupplungsteil und dem mit der Generatorwelle 50 verbundenen Kupplungsteil angeordnet ist. Dadurch kann die Scheibenbremse unter Umgehung der Rutschkupplung 60 direkt auf die Getriebewelle 30 wirken und die Windenergieanlage 10 vollständig abgebremst werden.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Windenergieanlage (10) mit einem Getriebe (20), einer als Getriebeabtrieb wirkenden Getriebewelle (30), einem Generator (40), einer als Generatorantrieb wirkenden Generatorwelle (50) und einer die Getriebewelle (30) und die Generatorwelle (50) miteinander verbindenden Kupplung (60), dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorwelle (50) als Hohlwelle ausgebildet ist, die Kupplung (60) auf der dem Getriebe (20) abgewandten Seite des Generators (40) mit der Generatorwelle (50) verbunden angeordnet ist, und die Getriebewelle (30) die Generatorwelle (50) durchstoßend mit der Kupplung (60) verbunden ist.
2. Windenergieanlage (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Generatorwelle (50) an einem im Inneren der Generatorwelle (50) konzentrisch angeordneten Zapfen (70) gelagert ist, wobei der Zapfen (70) hohl ausgebildet und die Getriebewelle (30) durch den Hohlraum des Zapfen (70) durchgeführt ist.
3. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (30) durch die Verbindung der Getriebewelle (30) mit der Generator welle (50) mittels der Kupplung (60) in der
Generatorwellenlagerung gelagert ist.
4. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (60) als Rutschkupplung ausgebildet ist.
5. Windenergieanlage (10) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen ein
Durchrutschen der Kupplung (60) erfassenden Sensor.
6. Windenergieanlage (10) nach einem der Ansprüche 4 und 5, gekennzeichnet durch einen Sensor zum Erfassen des Rutschwinkels pro Rutsch vor gang.
7. Windenergieanlage (10) nach einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet durch eine mit dem Sensor verbundene Datenverarbeitungseinrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals bei Überschreiten einer vorbestimmten erfassten Rutschanzahl und/oder eines vorbestimmten erfassten Rutschwinkels.
8. Windenergieanlage (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Datenverarbeitungseinrichtung eine Leistungsreduzierung oder eine Abschaltung der Anlage auslöst.
9. Windenergieanlage (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Getriebe welle (30) verbundene Kupplungsteil eine mit einer Scheibenbremse (90) zusammenwirkende Bremsscheibe (80) aufweist, wobei das Rutschelement der Kupplung (60) zwischen dem mit der Getriebewelle (30) verbundenen Kupplungsteil und dem mit der Generatorwelle (50) verbundenen Kupplungsteil angeordnet ist.
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